(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンボスが形成されるピストン基部と、
前記ピストン基部に対して往復動可能なピストン移動部と、
前記ピストン基部と前記ピストン移動部との間に形成されて前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って容積が変化する収容部と、
前記収容部内に収容されるケースと、
前記ケース内に収容される皿ばねと
を具備し、
更に、
前記ピストン基部は、前記ピストンボスとは反対側の面から前記往復動方向上方に凹部を有して突出する基部側突部を備え、
前記ピストン移動部は、前記往復動方向下方に突出し、前記凹部に往復動可能に収容される移動部側突部を備え、
前記収容部は、前記基部側突部と前記移動部側突部の回りに空間を有して形成され、
前記ケースは、
前記往復動方向の前記ピストン基部と前記皿ばねとの間に配置される基部側シート部と、前記基部側シート部から前記皿ばねの側端部の一部に沿って前記往復動方向に延出する基部側ガイド部とを具備する基部側ケースと、
前記往復動方向の前記ピストン移動部と前記皿ばねとの間に配置される移動部側シート部と、前記移動部側シート部から前記皿ばねの側端部の他部に沿って前記往復動方向に延出する移動部側ガイド部とを具備する移動部側ケースと
を具備し、
前記基部側ケースと前記移動部側ケースは、前記基部側シート部と前記移動部側ガイド部との間、および前記移動部側シート部と前記基部側ガイド部との間に前記収容部の容積の変化を許容する隙間を有して配置され、
前記皿ばねは、中央部に前記基部側突部と前記移動部側突部とを通す貫通孔を備えていることを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記皿ばねは、前記往復動方向に複数重ねられ、
前記基部側ガイド部は、前記収容部の容積が最大の状態で１つの皿ばねの側端部まで延出し、
前記移動部側ガイド部は、前記収容部の容積が最大の状態で前記１つの皿ばねの側端部まで延出する
ことを特徴とする請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記移動部側シート部の厚みは、前記移動部側ガイド部の厚みよりも大きい
ことを特徴とする請求項１または２に記載のピストン。
【請求項４】
前記側端部は、前記皿ばねの外側端部である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項５】
前記基部側ガイド部は、前記基部側シート部の側端から周方向に間隔を有して複数延出し、
前記移動部側ガイド部は、前記移動部側シート部の側端から前記間隔内に位置するように複数延出する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレシプロ式内燃機関に用いられるピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アウタピストンとインナピストンとを備える可変圧縮比ピストンが提案されている。アウタピストンとインナピストンとの間には、皿ばねが収容されている。燃焼室内の圧力が大きくなると、皿ばねがたわむことによってアウタピストンが下がり、それゆえ、燃焼室内の圧力が一定に保たれる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、複数の皿ばねを支持するケースが提案されている。このケースは、複数の側壁部によって周囲を囲まれる内側に、複数の皿ばねを収容している。これら複数の皿ばねの上には、押さえ部材が配置される。押さえ部材は、外側に突出する外向き突起が形成されている。複数の側壁部には、外向き突起を移動可能に収容する貫通孔が形成されている。
【０００４】
この構造によって、皿ばねに押さえ部材側から荷重が入力されると、押さえ部材を介して皿ばねに荷重が入力されて皿ばねがたわむ。押さえ部材は、外向き突起が貫通孔内を移動することによって、皿ばねのたわみに追従するように移動する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−０１７６６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−３８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
皿ばねは、たわむことによって径方向に伸縮する。このため、特許文献１の構造では、アウタピストンとインナピストンとにおいて皿ばねの上下端と接する部分は、皿ばねのたわみに合わせて摩擦が生じる。この皿ばね上下端に作用するばね力は大きく、かつ接触面積が小さいため、接触面の面圧は非常に大きなものとなる。このように大きな面圧が作用することによるピストンの陥没、および大きな面圧の発生箇所に摩擦が生じることによって、ピストンが摩耗することが考えられる。
【０００７】
また、特許文献１に開示される圧縮比可変ピストンに複数の皿ばねを用いる場合、皿ばねどうしが互いにずれることが考えられる。皿ばねが互いにずれることによって、皿ばね間で作用する応力値が変化する。また、アウタピストン内にインナピストンの移動用の溝などが形成される構造であると、ずれた皿ばねがこの溝に入り込んでしまうことが考えられる。この場合、アウタピストンの移動が阻害される。このため、複数の皿ばねを備える構造において、皿ばねどうしがずれることは、好ましくない。
【０００８】
このため、複数の皿ばねを用いる構造の場合、これら複数の皿ばねどうしのずれの発生を抑制するために、特許文献２に開示されるようなケースを用いることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示されるケースでは、皿ばねがたわんでも、側壁部はそのまま残るので、燃焼室内に圧力に応じてアウタピストンが下がることができない。
【００１０】
本発明は、ピストンの摩耗を抑制することができるとともに皿ばねがずれることを抑制できるピストンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１のピストンは、ピストンボスが形成されるピストン基部と、前記ピストン基部に対して往復動可能なピストン移動部と、前記ピストン基部と前記ピストン移動部との間に形成されて前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って容積が変化する収容部と、前記収容部内に収容されるケースと、前記ケース内に収容される皿ばねとを備える。更に、前記ピストン基部は、前記ピストンボスとは反対側の面から前記往復動方向上方に凹部を有して突出する基部側突部を備え、前記ピストン移動部は、前記往復動方向下方に突出し、前記凹部に往復動可能に収容される移動部側突部を備え、前記収容部は、前記基部側突部と前記移動部側突部の回りに空間を有して形成される。前記ケースは、前記往復動方向の前記ピストン基部と前記皿ばねとの間に配置される基部側シート部と、前記基部側シート部から前記皿ばねの側端部の一部に沿って前記往復動方向に延出する基部側ガイド部とを具備する基部側ケースと、前記往復動方向の前記ピストン移動部と前記皿ばねとの間に配置される移動部側シート部と、前記移動部側シート部から前記皿ばねの側端部の他部に沿って前記往復動方向に延出する移動部側ガイド部とを具備する移動部側ケースとを備える。前記基部側ケースと前記移動部側ケースは、前記基部側シート部と前記移動部側ガイド部との間、および前記移動部側シート部と前記基部側ガイド部との間に前記収容部の容積の変化を許容する隙間を有して配置される。前記皿ばねは、中央部に前記基部側突部と前記移動部側突部とを通す貫通孔を備えている。
【００１２】
請求項２に記載のピストンでは、請求項１の記載のピストンにおいて、前記皿ばねは、前記往復動方向に複数重ねられる。前記基部側ガイド部は、前記収容部の容積が最大の状態で１つの皿ばねの側端部まで延出する。前記移動部側ガイド部は、前記収容部の容積が最大の状態で前記１つの皿ばねの側端部まで延出する。
【００１３】
請求項３に記載のピストンでは、請求項１または請求項２の記載において、前記移動部側シート部の厚みは、前記移動部側ガイド部の厚みよりも大きい。
【００１４】
請求項４に記載のピストンでは、請求項１から請求項３のうちのいずれか１項の記載において、前記側端部は、前記皿ばねの外側端部である。
【００１５】
請求項５に記載のピストンでは、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項の記載において、前記基部側ガイド部は、前記基部側シート部の側端から周方向に間隔を有して複数延出する。前記移動部側ガイド部は、前記移動部側シート部の側端から前記間隔内に位置するように複数延出する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ピストンの摩耗を抑制することができるとともに皿ばねがずれることを抑制できるピストンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るピストンを示す断面図。
【図２】図１に示されたピストンが分解された状態を示す断面図。
【図３】図１に示されたピストンのケースを示す斜視図。
【図４】図１に示された移動部側外ガイド部の内面が複数の皿ばねのうちの一部の外側端部の周方向全域に接触している状態を示す断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るピストンを示す断面図。
【図６】図５に示されるピストンのケースが分解された状態を示す斜視図。
【図７】図５に示されるピストンのケースの初期状態を側方から見る側面図。
【図８】図５に示されるピストンの初期状態での基部側内ガイド部と移動部側内ガイド部との近傍を拡大して示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係るピストンを、図１〜４を用いて説明する。図１は、ピストン１０を示す断面図である。図２は、ピストン１０が分解された状態を示す分解断面図である。図１，２に示すように、ピストン１０は、ピストン基部２０と、ピストン移動部３０と、ケース４０と、複数の皿ばね５０と、止め輪６０とを備えている。
【００２０】
ピストン基部２０は、本体部２１と、ピストンボス２２と、突部２３とを有している。本体部２１は、一例として、平面形状が円であり、一定の厚みを有する形状である。ピストンボス２２は、本体部２１に形成されている。ピストンボス２２は、図示しないコネクティングロッドがピストンピンを介して連結される孔２４が形成されている。ピストンピンが孔２４を通る。突部２３は、本体部２１においてピストンボス２２とは反対側の面から突出するように、本体部２１に形成されている。
【００２１】
ピストン移動部３０は、ピストンヘッド３１と、リング溝３２が形成されるリング部３３と、スカート部３４と、突部３５とを有している。スカート部３４は、リング部３３の周縁部から立ち上がるように一体に形成されており、それゆえ、ピストン移動部３０は内側が凹む形状である。
【００２２】
ピストン基部２０は、ピストン移動部３０の内側に収容されている。スカート部３４の内壁部３６には、ピストン基部２０の本体部２１の周縁部が移動可能に収容される凹部３７が形成されている。凹部３７は、外側に凹む形状であり環状に形成されている。凹部３７は、ピストン基部２０の本体部２１に対してピストンヘッド３１が近づく移動、または、離れる移動ができる長さが設定されている。このため、ピストン移動部３０は、ピストン基部２０に対して、往復動が可能である。
【００２３】
ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動方向Ａを図中矢印で示している。往復動方向Ａは、直線方向である。また、往復動方向Ａは、ピストン移動部３０の外面３８に平行な方向である。外面３８は、同一方向に延びている。より具体的に説明すると、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の往復動方向Ａは、図示しないシリンダ内でのピストンの往復動方向に平行である。また、往復動方向Ａは、ピストン１０の中心軸に平行である。
【００２４】
ピストン基部２０の突部２３は、内側にピストン移動部３０の突部３５を移動可能に収容する凹部２５が形成されている。ピストン移動部３０の突部３５は、凹部２５内を往復動方向Ａに移動可能に嵌る大きさを有している。
【００２５】
止め輪６０は、ピストン移動部３０がピストン基部２０に組み付けられた状態（本体部２１の周縁部が凹部３７内に収容された状態）において、凹部３７の端縁部とピストン基部２０の本体部２１との間にはめ込まれる。なお、ここで言う凹部３７の端縁部とは、凹部３７においてスカート部３４側の端縁部である。止め輪６０が上記のように組み付けられることによって、ピストン移動部３０がピストン基部２０から外れることが防止される。
【００２６】
ここで、ピストン１０の状態について説明する。上記のように、ピストン移動部３０は、ピストン基部２０に対して、往復動方向Ａに平行な近づく方向Ａ１と離れる方向Ａ２とに移動可能である。図１に示すようにピストン移動部３０がピストン基部２０に対して最も離れた位置にある状態を、初期状態Ｐ１とする。図１は、初期状態Ｐ１を示している。初期状態Ｐ１は、本発明で言う収容部の容積が最大の状態である。
【００２７】
初期状態Ｐ１では、本体部２１が止め輪６０に接触しており、それゆえ、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の移動が抑制される状態である。ピストン移動部３０がピストン基部２０に最も近づいた状態（図示せず）を最大圧縮状態とする。最大圧縮状態は、ピストン基部２０の本体部２１が凹部３７の往復動方向Ａの端部に接触し、それゆえ、ピストン基部２０に対してピストン移動部３０の移動が抑制される状態である。ピストン移動部３０の突部３５の往復動方向Ａにそう長さは、最大圧縮時に凹部２５の底面２５ａに当接するよう設定されている。
【００２８】
ピストン移動部３０がピストン基部２０に組み付けられた状態（本体部２０の周縁部が凹部３７内に収容された状態）において、ピストン基部２０とピストン移動部３０との間には、収容部７０が形成される。本実施形態では、収容部７０は、ピストン移動部３０の内壁部３６と、ピストン基部２０の本体部２１とによって形成される。
【００２９】
より具体的には、収容部７０は、中央に突部２３，３５が配置されており突部２３，３５回りに空間を有する形状となる。収容部７０のピストン基部２０側の端面７１は、ピストン基部２０の本体部２１の表面であり、往復動方向Ａに垂直な面である。端面７１を往復動方向Ａに見る平面形状は、円である。収容部７０のピストン移動部３０側の端面７２は、往復動方向Ａに垂直な方向の面であり、往復動方向Ａに見る平面形状は、円である。収容部７０の側面７３は、ピストン移動部３０の内壁部３６の内面であり、往復動方向Ａに平行に延びている。収容部７０の容積は、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の相対位置によって、変化する。つまり、収容部７０の容積は、初期状態Ｐ１で最大となり、最大圧縮状態で最小となる。
【００３０】
収容部７０内には、ケース４０が収容される。図３は、ケース４０を示す斜視図である。図１〜３に示すように、ケース４０は、基部側ケース８０と、移動部側ケース９０とを備えている。ケース４０は、基部側ケース８０と移動部側ケース９０とが往復動方向Ａに組み合わさることによって、往復動方向Ａに伸縮可能な構造である。
【００３１】
基部側ケース８０は、基部側シート部８１と、基部側外ガイド部８２とを有している。図１に示すように、基部側シート部８１は、収容部７０の端面７１上に配置される。基部側シート部８１は、平面形状が円である厚みが一定の板状であり、中央には突部２３を内側に通す貫通孔８３が形成される。
【００３２】
基部側外ガイド部８２は、本発明で言う基部側ガイド部の一例であり、複数設けられる。基部側外ガイド部８２の形状は、各々同じである。複数の基部側外ガイド部８２は、基部側シート部８１の外周縁から垂直に立ち上がっており、基部側シート部８１の外周の円形状に合わせて湾曲している。基部側外ガイド部８２は、基部側シート部８１に一体形成されている。本実施形態では、一例として、基部側ケース８０は、厚みが一定の１つの板部材からプレス加工によって形成されており、基部側シート部８１と基部側外ガイド部８２とが一体に形成されている。なお、上記構造に限定されない。例えば、基部側シート部８１と基部側外ガイド部８２とが別々の部材であり、互いに溶接されて一体に形成されてもよい。
【００３３】
基部側外ガイド部８２は、基部側ケース８０が収容部７０内に設置された状態において往復動方向Ａに平行に延びる。隣り合う基部側外ガイド部８２は、周方向で一定間隔離間して配置されている。本実施形態では、一例として４つの基部側外ガイド部８２が設けられており、これら４つの基部側外ガイド部８２が、周方向で等間隔離間して配置されている。基部側外ガイド部８２の厚みは、基部側シート部８１の厚みと同じである。
【００３４】
移動部側ケース９０は、移動部側シート部９１と、移動部側外ガイド部９２とを有している。図１に示すように、移動部側シート部９１は、収容部７０の端面７２上（図１中では、端面７２の下）に配置される。移動部側シート部９１は、平面形状が基部側シート部８１と同じ円であり、厚みが一定の平板状である。移動部側シート部９１の中央には、突部３５を内側に通す貫通孔９３が形成される。
【００３５】
移動部側外ガイド部９２は、本発明で言う移動部側ガイド部の一例であり、複数設けられる。移動部側外ガイド部９２の形状は、各々同じである。複数の移動部側外ガイド部９２は、移動部側シート部９１の外周縁から垂直に立ち上がっており、移動部側シート部９１の外周の円形状に合わせて湾曲している。移動部側外ガイド部９２は、移動部側ケース９０が収容部７０内に設置された状態において往復動方向Ａに平行に延びる。本実施形態では、一例として４つの移動部側外ガイド部９２が設けられており、隣り合う移動部側外ガイド部９２どうしは、等間隔離間して配置されている。移動部側シート部９１の厚みは、移動部側外ガイド部９２の厚みよりも大きい。
【００３６】
また、ケース４０の中心軸線から基部側外ガイド部８２の内面までの長さと、ケース４０の中心軸線から移動部側外ガイド部９２の内面までの長さとは、同じである。
【００３７】
シート部９１および８１には、皿ばねの大きなばね荷重が作用する。 また、皿ばね上下端とシート部９１および８１との接触箇所は円周状になっており、接触面積が小さい。このためシート部９１，８１とシート部の接触面圧は非常に大きいものとなる。  ばね荷重による、ピストン基部２０およびピストン移動部３０の磨耗・陥没等を防ぐためには、移動部側シート部９１の往復動方向Ａ（後述される重なる方向Ｂ）にそう厚みＬ２、および基部側シート部８１の往復動方向Ａにそう厚みＬ１は十分厚く形成することが好ましい。  一方、皿ばねの応力低減のため、皿ばね直径はできるだけ大きくすることが望ましく、移動部および基部側外ガイド部９２，８２はできるだけ薄いことが要求される。
【００３８】
図３に示すように、隣り合う基部側外ガイド部８２間の間隔は、移動部側外ガイド部９２が１つ収容される大きさを有している。移動部側外ガイド部９２間の間隔は、基部側外ガイド部８２が１つ収容できる大きさを有している。本実施形態では、基部側外ガイド部８２間の幅は、移動部側外ガイド部９２が移動できる程度の隙間を有して嵌合する大きさを有しており、移動部側外ガイド部９２間の間隔は、基部側外ガイド部８２が移動できる程度の隙間を有して嵌合する大きさを有している。その結果、基部側ケース８０と移動部側ケース９０は互いに嵌合することによりケース４０を中心軸とする回転が抑制され、基部側ケース８０と移動部側ケース９０とのお互いの磨耗を抑制でき、さらに皿ばね５０やピストン基部２０、ピストン移動部３０に対する磨耗も抑制して、往復動方向Ａに伸縮可能なケース４０を形成する。
【００３９】
また、基部側外ガイド部８２と移動部側外ガイド部９２の往復動方向Ａに沿う長さは同じである。その長さは初期状態Ｐ１における収容部７０の往復動方向Ａに沿う長さの半分よりも長く、ピストン基部２０の本体部２１に対してピストンヘッド３１が最も近づいた際の収容部７０の往復動方向Ａに沿う長さよりも短い。そのため、ケース４０は、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の移動を妨げない。
【００４０】
上記のように構成される基部側ケース８０と移動部側ケース９０とが図３にように組み合わさって形成されるケース４０は、外観形状が、円柱状になる。
【００４１】
図１に示すように、本実施形態では、６枚の皿ばね５０が用いられている。皿ばね５０は、各々同じものである。皿ばね５０は、平面形状が円である。皿ばね５０は、２枚ずつ同じ向きに重ねられて３つの組に分けられ、それぞれの組が上下逆さまに重ねられてケース４０内に収容されている。皿ばね５０は、中央に、突部２３，３５を通す貫通孔５１が形成されており、それゆえ、ケース４０に収容された状態で収容部７０内に収容される。複数の皿ばね５０が重なる方向Ｂは、皿ばね５０がたわむ方向であり、往復動方向Ａに平行である。なお、皿ばね５０の数は、６つに限定されるものではない。その重ね方も上記方法に限定されるものではなく、例えば同じ向きに重ねた３枚１組の皿ばね５０を２組用い、それぞれの組を上下逆さまに重ねて用いてもよい。
【００４２】
つぎに、初期状態Ｐ１での皿ばね５０の状態とケース４０の状態とを説明する。基部側シート部８１は、皿ばね５０の重なる方向Ｂに、端面７１と皿ばね５０との間に配置される。移動部側シート部９１は、重なる方向Ｂに、端面７２と皿ばね５０との間に配置される。
【００４３】
各皿ばね５０は、初期状態Ｐ１において、外側端部５２の周方向全域が基部側外ガイド部８２または移動部側外ガイド部９２の内面８４，９４のうちの少なくとも一方に接触する大きさを有している。図４は、移動部側外ガイド部９２の内面８４が複数の皿ばね５０のうちの一部の外側端部５２に接触している状態を示す断面図である。
【００４４】
上記したように、移動部側外ガイド部９２と基部側外ガイド部８２とは、隣り合う。このため、図４中において、移動部側外ガイド部９２に隣り合う基部側外ガイド部８２の一部を２点鎖線で示している。２点鎖線で示すように、基部側外ガイド部８２の内面８４は、初期状態Ｐ１において、複数の皿ばね５０のうち少なくとも移動部側外ガイド部９２の内面９４に接触してない皿ばね５０の外側端部５２に接触する。
【００４５】
このように、初期状態Ｐ１では、複数の皿ばね５０のうちの一部の外側端部５２が基部側外ガイド部８２の内面８４に接触しており、少なくとも残りの皿ばね５０の外側端部５２が移動部側外ガイド部９２の内面９４に接触している。さらに、収容部７０の中央付近に位置する一部の皿ばねは、基部側外ガイド部８２の内面８４と移動部側外ガイド部９２の内面９４の両方に接触しており、その結果、周方向全域がケース４０の内面と接触している。このため、皿ばね５０は、常に、基部側外ガイド部８２または移動部側外ガイド部９２のいずれか一方に接触している。
【００４６】
図４に示すように、ケース４０の大きさおよび皿ばね５０の大きさは、初期状態Ｐ１において、ケース４０の内面４１（基部側外ガイド部８２の内面８５と、移動部側外ガイド部９２の内面９５）と皿ばね５０の外側端部５２とが接触するように収容されている。なお、皿ばね５０は圧縮することで径が小さくなるように設定され、最大圧縮状態でケース４０の内面４１と皿ばね５０の外側端部５２との間に隙間が形成される。
【００４７】
このように形成されるピストン１０では、ケース４０が基部側シート部８１と移動部側シート部９１とを備えることによって、皿ばね５０が端面７１，７２に直接接触することがなく、端面７１，７２に対する接触面圧を小さくすることができるので、端面７１，７２が陥没することがない。
【００４８】
また、基部側外ガイド部８２と移動部側外ガイド部９２とが皿ばね５０の外側端部５２に接触することによって、皿ばね５０が複数重ねられた状態においても皿ばね５０どうしが互いにずれることが抑制される。このため、皿ばね５０がずれることに起因する皿ばね５０の損傷の発生を抑制することができる。さらに、皿ばね５０によるピストン移動部３０の内壁部３６の磨耗をも抑制することができる。
【００４９】
また、皿ばね５０がずれること抑制されるので、皿ばね５０が凹部３７内に入り込むことがないので、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の移動が阻害されることながない。
【００５０】
また、移動部側シート部９１の厚みが、移動部側外ガイド部９２よりも厚いので、移動部側シート部９１によって、ピストン移動部３０が皿ばね５０のばね荷重によって摩耗したり陥没することを抑制できる。
【００５１】
また、移動部側ケース９０が移動部側外ガイド部９２を備え、基部側ケース８０が基部側外ガイド部８２を備えることによって、皿ばね５０と収容部７０の側面７３との接触を抑制することができる。
【００５２】
また、移動部側外ガイド部９２間に基部側外ガイド部８２が収容されることによって、基部側ケース８０に対する移動部側ケース９０の回転の発生を抑制することができるので、基部側ケース８０と移動部側ケース９０とが摩耗することを抑制できる。さらに、皿ばね５０と基部側ケース８０との間での摩耗の発生と、皿ばね５０と移動部側ケース９０との間での摩耗の発生とを抑制することができる。
【００５３】
また、移動部側シート部９１の重なる方向Ｂにそう厚みを基部側シート部８１の重なる方向Ｂにそう厚みよりも大きくして、移動部側シート部９１に入力される熱に起因するケース４０の強度低下を抑制している。このため、ケース４０の効果が充分発揮されるようになる。
【００５４】
また、本実施形態では、移動部側外ガイド部９２と基部側外ガイド部８２とは、複数の皿ばね５０のうち（全ての皿ばね５０のうち）、共通する少なくとも１つの皿ばね５０の外側端部５２を覆う位置まで延びている。このため、全ての皿ばね５０は、移動部側外ガイド部９２または基部側外ガイド部８２によって覆われるので、全ての皿ばね５０のずれを防止することができる。
【００５５】
つぎに、本発明の第２の実施形態に係るピストンを、図５〜８を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、ケース４０の構造が第１の実施形態と異なる。他の構造は、第１の実施形態と同じである。上記異なる構造を具体的に説明する。
【００５６】
図５は、本実施形態のピストン１０を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態では、ケース４０は、基部側外ガイド部８２に代えて基部側内ガイド部８６を有しており、移動部側外ガイド部９２に代えて移動部側内ガイド部９６を有している。図６は、ケース４０が分解された状態を示す斜視図である。図７は、初期状態Ｐ１にあるケース４０を側方から見る側面図である。
【００５７】
まず、基部側ケース８０について説明する。基部側シート部８１は、第１の実施形態と同じである。基部側内ガイド部８６は、複数設けられている。各基部側内ガイド部８６は、同じ形状である。基部側内ガイド部８６は、貫通孔８３の周縁から立ち上がっており、貫通孔８３の周縁に合わせて湾曲している。貫通孔８３の縁は、平面形状が円である。各基部側内ガイド部８６は、基部側ケース８０が収容部７０内に設置された状態において往復動方向Ａに平行に延出している。本実施形態では、一例として４つの基部側内ガイド部８６が設けられており、隣り合う基部側内ガイド部８６どうしは、等間隔離間して配置されている。基部側内ガイド部８６の厚みは、基部側シート部８１の厚みと同じである。
【００５８】
ついで、移動部側ケース９０について説明する。移動部側シート部９１は、貫通孔９３以外の構造は、第１の実施形態と同じである（Ｌ２＞Ｌ１）。移動部側シート部９１の貫通孔９３の周縁は、移動部側ケース９０が収容部７０内に収容された状態において、往復動方向Ａに基部側シート部８１の貫通孔８３に重なる。つまり、貫通孔８３，９３は、同じ形状である。移動部側内ガイド部９６は、複数設けられる。各移動部側内ガイド部９６の形状は、同じ形状である。移動部側シート部９１の厚みは、移動部側うちガイド部９６よりも厚い。移動部側内ガイド部９６は、貫通孔９３の周縁から垂直に立ち上がっており、貫通孔９３の周縁に合わせて湾曲している。移動部側内ガイド部９６は、移動部側ケース９０が収容部７０内に設置された状態において往復動方向Ａに平行に延出している。本実施形態では、一例として４つの移動部側内ガイド部９６が設けられており、隣り合う移動部側内ガイド部９６どうしは、等間隔離間して配置されている。図６及び図７に示すように、隣り合う基部側内ガイド部８６の間隔は、移動部側内ガイド部９６が１つ収容される大きさを有している。同様に、隣り合う移動部側内ガイド部９６の間隔は、基部側内ガイド部８６が１つ収容できる大きさを有している。本実施形態では、隣り合う基部側内ガイド部８６の間隔は、移動部側内ガイド部９６の移動を阻害しない程度の隙間を有しており、隣り合う移動部側内ガイド部９６の間隔は、基部側内ガイド部８６の移動を阻害しない程度の隙間を有している。その結果、基部側ケース８０と移動部側ケース９０は互いに嵌合し、往復動方向Ａに伸縮可能なケース４０を形成する。
【００５９】
また、基部側内ガイド部８６と移動部側内ガイド部９６の往復動方向Ａにそう長さは同じである。その長さは初期状態Ｐ１における収容部７０の往復動方向Ａにそう長さの半分よりも長く、ピストン基部２０の本体部２１に対してピストンヘッド３１が最も近づいた際の収容部７０の往復動方向Ａにそう長さよりも短い。そのため、ケース４０は、ピストン基部２０に対するピストン移動部３０の移動を妨げない。
【００６０】
図８は、初期状態Ｐ１での基部側内ガイド部８６と移動部側内ガイド部９６との近傍を拡大して示す断面図である。図８中、移動部側内ガイド部９６に隣り合う基部側内ガイド部８６の一部が２点鎖線で示されている。図５，８に示すように、基部側内ガイド部８６と移動部側内ガイド部９６とは、複数の皿ばね５０の内側に収容される。基部側内ガイド部８６の外面８７は、複数の皿ばね５０の一部の内側端部５３に接触している。移動部側内ガイド部９６は、少なくとも複数の皿ばね５０のうち残りの皿ばね５０の内側端部５３に接触している。
【００６１】
さらに、収容部７０の中央付近に位置する一部の皿ばねは、基部側内ガイド部８６の外面８７と移動部側内ガイド部９６の外面９７の両方に接触しており、その結果、周方向全域がケース４０の外面と接触している。このため、複数の皿ばね５０は、常に、基部側内ガイド部８６または移動部側内ガイド部９６の少なくともいずれか一方に接触している。
【００６２】
なお、皿ばね５０の内側端部５３は第１の実施形態の外側端部５２と同様に初期状態Ｐ１と最大圧縮状態とで径方向に変化するため、皿ばね５０の特性に応じて基部側内ガイド部８６の外面８７および移動部側内ガイド部９６の外面９７と皿ばね５０の内側端部５３との間に隙間が形成される。また、複数の皿ばね５０の外側端部５２と収容部７０の側面７３との間の隙間Ｓ４は、最大圧縮状態であっても、外側端部５２が側面７３に接触しないように考慮されて設定されている。
【００６３】
本実施形態では、基部側内ガイド部８６と移動部側内ガイド部９６とによって、皿ばね５０がずれることが防止されるので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、基部側内ガイド部８６と移動部側内ガイド部９６は、複数の皿ばね５０の内側端部５３と接触するように設置されている。そのため、第１の実施形態と比較してケース４０と皿ばね５０の接触面積が小さい。よって、皿ばね５０とケース４０の間の摺動抵抗をより低減することができる。
【００６５】
また、移動部側シート部９１の厚みが、移動部側内ガイド部９６の厚みよりも大きいことによって、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
また、基部側内ガイド部８６間に移動部側内ガイド部９６が収容されることによって、本実施形態においても、基部側ケース８０に対する移動部側ケース９０の回転の発生を抑制することができるので、基部側ケース８０と移動部側ケース９０とが摩耗することを抑制できる。さらに、皿ばね５０と基部側ケース８０との間での摩耗の発生と、皿ばね５０と移動部側ケース９０との間での摩耗の発生とを抑制することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、移動部側内ガイド部９６と基部側内ガイド部８６とは、複数の皿ばね５０のうち（全ての皿ばね５０のうち）、共通する少なくとも１つの皿ばね５０の内側端部５３を覆う位置まで延びている。このため、全ての皿ばね５０は、移動部側内ガイド部９６または基部側内ガイド部８６によって覆われるので、全ての皿ばね５０のずれを防止することができる。
【００６８】
また、第１の実施形態では、移動部側外ガイド部９２は４つ設けられ、基部側外ガイド部８２は４つ設けられている。しかしながら、数は４つに限定されるものではない。ガイド部８２，９２が複数であることによって、基部側ケース８０に対して移動部側ケース９０が回転することを抑制することができる。このことによって、ケース４０と、皿ばね５０、ピストン基部２０、ピストン移動部３０との間の摩耗の発生を抑制できる。同様に第２の実施形態では、移動部側内ガイド部９６は、４つ設けられ、基部側内ガイド部８６は４つ設けられている。しかしながら、数は４つに限定されるものではない。ガイド部８６，９６が複数であることによって、基部側ケース８０に対して移動部側ケース９０が回転することを抑制することができる。このことによって、ケース４０と、皿ばね５０、ピストン基部２０、ピストン移動部３０との間の摩耗の発生を抑制できる。
【００６９】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上述した第１，２の実施形態では、移動部側シート部９１の厚みＬ２を基部側シート部８１の厚みＬ１よりも厚く設定しているが、Ｌ２とＬ１の厚みを同じにし、収容部７０の端面７２と移動部側シート部９１の間に耐熱性に優れた別部材を挟んだ形態にしてもよい。このように、移動部側シート部９１の厚みと基部側シート部８１の厚みとを同じにして、収容部７０の端面７２と移動部側シート部９１の間に耐熱性に優れた別部材を挟む構造の場合などでは、基部側ケース８０と移動部側ケース９０とを同一形状としてもよい。この場合、移動部側シート部９１の厚みを、移動部側外ガイド部９２よりも厚くし（第１の実施形態で説明した構造）、移動部側シート部９１の厚みを、移動部側内ガイド部９６よりも厚くし（第２の実施形態で説明した構造）、基部側ケース８０の構造は、上記した移動部側シート部９１の形状と同一形状であることが好ましい。
【００７０】
なお、移動部側ケース９０と基部側ケース８０と同一形状とすることは、上記したように、収容部７０の端面７２と移動部側シート部９１の間に耐熱性に優れた別部材を挟む構造や、移動部側シート部９１の厚みを移動部側外ガイド部９２よりも厚くしたり、移動部側シート部９１の厚みを移動部側内ガイド部９６よりも厚くすることに限定されるものではない。このように、移動部側ケース９０と基部側ケース８０と同一形状とすることによって、コストを低減することができる。
【００７１】
また、上述した異なる実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された内容を付記する。
［１］
ピストンボスが形成されるピストン基部と、前記ピストン基部に対して往復動可能なピストン移動部と、前記ピストン基部と前記ピストン移動部との間に形成されて前記ピストン基部に対する前記ピストン移動部の往復動に伴って容積が変化する収容部と、前記収容部内に収容されるケースと、
前記ケース内に収容される皿ばねとを具備し、
前記ケースは、前記往復動方向の前記ピストン基部と前記皿ばねとの間に配置される基部側シート部と、前記基部側シート部から前記皿ばねの側端部の一部に沿って前記往復動方向に延出する基部側ガイド部とを具備する基部側ケースと、前記往復動方向の前記ピストン移動部と前記皿ばねとの間に配置される移動部側シート部と、前記移動部側シート部から前記皿ばねの側端部の他部に沿って前記往復動方向に延出する移動部側ガイド部とを具備する移動部側ケースとを具備し、
前記基部側ケースと前記移動部側ケースは、前記基部側シート部と前記移動部側ガイド部との間、および前記移動部側シート部と前記基部側ガイド部との間に前記収容部の容積の変化を許容する隙間を有して配置されることを特徴とするピストン。
[２]
前記皿ばねは、前記往復動方向に複数重ねられ、前記基部側ガイド部は、前記収容部の容積が最大の状態で１つの皿ばねの側端部まで延出し、前記移動部側ガイド部は、前記収容部の容積が最大の状態で前記１つの皿ばねの側端部まで延出することを特徴とする１に記載のピストン。
[３]
前記移動部側シート部の厚みは、前記移動部側ガイド部の厚みよりも大きいことを特徴とする１または２に記載のピストン。
[４]
前記側端部は、前記皿ばねの外側端部であることを特徴とする１から３のいずれかに記載のピストン。
[５]
前記基部側ガイド部は、前記基部側シート部の側端から周方向に間隔を有して複数延出し、前記移動部側ガイド部は、前記移動部側シート部の側端から前記間隔内に位置するように複数延出することを特徴とする１から４のいずれかに記載のピストン。
[６]
前記基部側ケースと前記移動部側ケースを同一形状としたことを特徴とする１から５のいずれかに記載のピストン。
【符号の説明】
【００７２】
１０…ピストン、２０…ピストン基部、２２…ピストンボス、３０…ピストン移動部、４０…ケース、５０…皿ばね、５２…外側端部、５３…内側端部、７０…収容部、８０…基部側ケース、８１…基部側シート部、８２…基部側外ガイド部（基部側ガイド部）、８６…基部側内ガイド部（基部側ガイド部）、９０…移動部側ケース、９１…移動部側シート部、９２…移動部側外ガイド部（移動部側ガイド部）、９６…移動部側内ガイド部（移動部側ガイド部）、Ａ…往復動方向、Ｓ１…第１の隙間（隙間）、Ｓ２…第２の隙間（隙間）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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